(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動ドアの駆動に用いられる自動ドアの駆動源であって、
回転出力を取り出す駆動源出力軸と、
該駆動源出力軸と同心で、且つ該駆動源出力軸と一体化されたロータヨークと、
該ロータヨークと同心で、且つ該ロータヨークと一体化された永久磁石と、
該永久磁石と同心で、且つ該永久磁石と半径方向に対峙して円周方向に相対回転可能に配置され、同一半径上に磁性材料を有することなく扁平に巻かれた複数の電機子コイルと、
該電機子コイルと同心で、且つ該電機子コイルと一体化されたステータヨークと、を備え、かつ
前記駆動源出力軸は、直交型のピニオンが一体的に直切り形成され、且つ該駆動源出力軸の全長を最大直径で除した値が６．０以下の形状とした上で熱処理を施した部材で構成されている
ことを特徴とする自動ドアの駆動源。
【請求項２】
自動ドアの駆動に用いられる自動ドアの駆動源であって、
回転出力を取り出す駆動源出力軸と、
該駆動源出力軸と同心で、且つ該駆動源出力軸と一体化された円筒形状のロータヨークと、
該ロータヨークと同心で、且つ同一半径上に磁性材料を有することなく扁平に巻かれ、該ロータヨークと一体化された電機子コイルと、
該電機子コイルと同心で、且つ該電機子コイルと半径方向に対峙して円周方向に相対回転可能に配置された永久磁石と、
該永久磁石と同心で、且つ該永久磁石と一体化されたステータヨークと、を備え、かつ
前記駆動源出力軸は、直交型のピニオンが一体的に直切り形成され、且つ該駆動源出力軸の全長を最大直径で除した値が６．０以下の形状とした上で熱処理を施した部材で構成されている
ことを特徴とする自動ドアの駆動源。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記電機子コイルの内周の軸方向長さが、前記ロータヨークの軸方向長さより短い
ことを特徴とする自動ドアの駆動源。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記電機子コイルの内周の軸方向長さが、前記ステータヨークの軸方向長さより短い
ことを特徴とする自動ドアの駆動源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動ドアの駆動源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６〜図８に記載の自動ドアの駆動源２０２が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この自動ドアの駆動源２０２は、減速機２３０と共に用いられる。
【０００４】
駆動源２０２は、その略中心に駆動源出力軸２０４を有している。この駆動源出力軸２０４は、２点で軸受に支持されており、ケーシング２２２に対して回転可能とされている。駆動源出力軸２０４には、軸方向略中央に、ロータヨーク２４０を介して永久磁石２４４が設置固定されている。又、永久磁石２４４の表面と僅かの隙間Ｇ２を有するようにステータヨーク２４８が配置されている。このステータヨーク２４８は、ケーシング２２２の内周面に固定されている。ステータヨーク２４８には、複数の電機子コイル２４２がステータヨーク２４８の内部を軸方向に貫通する態様で（結果として図８のティース２４８Ａの部分に巻回される態様で）設置されている。
【０００５】
駆動源出力軸２０４には減速機２３０のハイポイドピニオン２１２が直切り形成されており、減速機２３０のハイポイドギア２１６と噛合している。ハイポイドギア２１６は減速機出力軸２１４に組み込まれている。ハイポイドピニオン２１２とハイポイドギア２１６との噛合によって、駆動源出力軸２０４の回転が直交方向に変更されると共に、減速された状態で出力されるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６６９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動ドアは、近年さまざまな場所において急速に普及しているが、自動ドアの設置にあたって問題となっているのが、該駆動源の設置スペースの確保である。逆に言うならば、確保し得る限られた設置スペース内に相応の重量のドアを相応のスピードで駆動するだけのトルク容量の確保された駆動源を収容しなければならない。この問題は、特に既存の手動ドアを自動ドアに取り替える際に大きな問題となるが、この点で、従来の駆動源は必ずしもコンパクトな構成とは言い難かった。
【０００８】
また、最近、クローズアップされてきているのが、電源オフ時（自動ドアの非作動時）における開閉の円滑性である。近年は、磁性材料の開発も進んで、従来よりも小型で効率の良いモータが開発されてきているが、この種の高効率モータは、停電時、あるいは自動ドアの作動スイッチを切っていているときにちょっとした理由で手動で開閉したりするとき等において、（自動ドアの駆動源が備えられていない通常のドアと比較して）むしろ開閉が重くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、装置の大型化を抑制しながら、自動ドア非作動時の開閉の負荷を軽減することのできる自動ドアの駆動源を提供することその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、自動ドアの駆動に用いられる自動ドアの駆動源であって、回転出力を取り出す駆動源出力軸と、該駆動源出力軸と同心で、且つ該駆動源出力軸と一体化されたロータヨークと、該ロータヨークと同心で、且つ該ロータヨークと一体化された永久磁石と、該永久磁石と同心で、且つ該永久磁石と半径方向に対峙して円周方向に相対回転可能に配置され、同一半径上に磁性材料を有することなく扁平に巻かれた複数の電機子コイルと、該電機子コイルと同心で、且つ該電機子コイルと一体化されたステータヨークと、を備え、かつ前記駆動源出力軸は、直交型のピニオンが一体的に直切り形成され、且つ該駆動源出力軸の全長を最大直径で除した値が６．０以下の形状とした上で熱処理を施した部材で構成されていることにより、上記課題を解決するものである。
【００１１】
本発明によれば、ステータヨークは単純な円筒形状とすることができ、半径方向の厚みを抑えることが可能となり、その分、相対的にロータとステータの隙間を駆動源出力軸の半径方向外側に構成できるようになる。即ち、駆動源出力軸を回転させるための磁力の発生位置が駆動源出力軸の軸心から離れることによって、鉄心等の磁性材料を併用しなくても駆動源出力軸を回転させる回転トルクを大きく確保できる。又、駆動源出力軸を回転させるための磁力を発生する永久磁石や電機子コイル等の表面積を大きく採ることも可能となる。そうすると、例えばケーシングの外径が同一且つ出力が同一のギアドモータとの比較において、その分だけロータやステータの軸方向の長さを短くすることが可能となる。
【００１２】
しかも、このこようなメリットを得ながら、本発明に係るステータヨークは、単純な円筒形状であり（いわゆるティース（スロット）を有しておらず）、電機子コイルは同一半径上に鉄心等の磁性材料を有することなく扁平に巻かれている。そのため、自動ドアの非作動時において自動ドアを手動で開閉したときの開閉抵抗が極めて小さく、かつ脈動感もほとんど発生しない（後に詳述）。自動ドア非作動時の開閉負荷を軽減するためによく用いられる手法としては、自動ドアを駆動する動力伝達経路のいずれかにクラッチ機構を介在させ、自動ドア側からの動力が駆動源側に伝達されないようにする手法があるが、そのためにはクラッチ機構を本来の動力伝達系とは別に配置する必要があり、装置自体の大きさが大きくなって取付の自由度が小さくなるという大きなデメリットを伴ってしまう。また、当該クラッチの解除を手動で行うのは煩雑であり、自動ドアのメイン電源をオンオフする煩雑性の解消とならない。本発明によれば、クラッチ機構等を用いることなく、結果として、電源がオフ状態でも自動ドアを従来より軽い力で動かすことができ、非常に使い勝手の良い自動ドアの駆動源が得られる。
【００１３】
なお、永久磁石と電機子コイルは、相対的に回転するが、いずれがロータヨーク側に配置されても、またステータヨーク側に配置されても本発明の趣旨は実現できる。即ち、本発明は、自動ドアの駆動に用いられる自動ドアの駆動源であって、回転出力を取り出す駆動源出力軸と、該駆動源出力軸と同心で、且つ該駆動源出力軸と一体化された円筒形状のロータヨークと、該ロータヨークと同心で、且つ同一半径上に磁性材料を有することなく扁平に巻かれ、該ロータヨークと一体化された電機子コイルと、該電機子コイルと同心で、且つ該電機子コイルと半径方向に対峙して円周方向に相対回転可能に配置された永久磁石と、該永久磁石と同心で、且つ該永久磁石と一体化されたステータヨークと、を備え、かつ前記駆動源出力軸は、直交型のピニオンが一体的に直切り形成され、且つ該駆動源出力軸の全長を最大直径で除した値が６．０以下の形状とした上で熱処理を施した部材で構成されていることを特徴とする自動ドアの駆動源、という形で捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
装置の大型化を抑制しながら、自動ドア非作動時の開閉の負荷を軽減することのできる自動ドアの駆動源を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を用いて、本発明に係る実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る実施形態の一例である自動ドアの駆動源１０２の正断面図、図２は、同じく側断面図、図３は、図１における矢示III‐III線に沿う断面図、図４は、該駆動源１０２を用いた自動ドアの全体構造図である。
【００１７】
この自動ドアの駆動源１０２は、減速機１３０と共に用いられる。減速機１３０の出力軸１１４が例えばプーリ３０２を駆動することにより、ドア駆動ベルト３０１を介して自動ドア３０３の開閉が行われる（図４参照）。
【００１８】
減速機１３０は、この実施形態ではハイポイドピニオン１１２とハイポイドギア１１６からなる直交ギアセットＧＳを有している。
【００１９】
駆動源１０２は、回転出力を取り出す駆動源出力軸１０４、ロータヨーク１４０、電機子コイル１４２、永久磁石１４４、及びステータヨーク１４８を、全て相互に同心で備える。以下、詳述する。
【００２０】
駆動源１０２の略中央には、該減速機１３０の入力軸と動力伝達可能に連結される（この実施形態では一体形成された）駆動源出力軸１０４が配置されている。駆動源出力軸１０４の前端は、軸受１３８を介してフロントカバー１２２ｃに回転自在に支持されている。又、駆動源出力軸１０４の後端は、軸受１３６によってエンドカバー１２２ａに回転自在に支持されている。フロントカバー１２２ｃと、エンドカバー１２２ａとは、駆動源ケーシング本体１２２ｂを介してボルト１２４により一体的に連結固定されている。フロントカバー１２２ｃ、駆動源ケーシング本体１２２ｂ、エンドカバー１２２ａとで、駆動源ケーシング１２２を構成している。
【００２１】
一方、駆動源出力軸１０４には、自身の軸方向略中央に、ロータヨーク１４０が一体回転可能に周設されている。更に、当該ロータヨーク１４０の半径方向外側に、永久磁石１４４が固定されている。本実施形態においては、ロータヨーク１４０の周囲一周に渡って極性が順次異なるように永久磁石１４４が配置されている。なお、ロータヨーク１４０と永久磁石１４４とで「ロータ（回転子）」を構成している。
【００２２】
永久磁石１４４の半径方向外側には所定の隙間Ｇ１を介してほぼ円筒形状のコイルホルダ１４９が配置されており、該コイルホルダ１４９の半径方向外側に突出した突起部の間に複数の電機子コイル１４２が固定されている。即ち、電機子コイル１４２は、（コイルホルダ１４９を介して）該永久磁石１４４と半径方向に対峙して該永久磁石１４４と円周方向に相対回転可能に配置されていることになる。電機子コイル１４２は、ステータヨーク１４８に固定されている。ステータヨーク１４８は、前記駆動源ケーシング本体１２２ｂの内周面側に周設されている。
【００２３】
ここで、駆動源ケーシング本体１２２ｂは円筒形状をしており、ステータヨーク１４８も単純な円筒形状であって従来のようなティース（スロット）を備えていない。また、各電機子コイル１４２は自身の全体を絶縁性の樹脂でコーティング（モールディング）されると共に空芯且つ扁平に巻かれている。即ち、電機子コイル１４２と同一半径上には鉄心等の磁性材料は配置されていない。
【００２４】
なお、電機子コイル１４２の内周の軸方向長さ（内径）ｄ１は、ステータヨーク１４８の軸方向長さＷ１よりも短くなるように設定されている。また、電機子コイル１４２の内周の軸方向長さｄ１は、当該ロータヨーク１４０の軸方向長さＷ２よりも短くなるように設定されている。ステータヨーク１４８と電機子コイル１４２とで「ステータ（固定子）」を構成している。
【００２５】
前記駆動源出力軸１０４の先端には、ハイポイドピニオン１１２が直切り形成されている。即ち、駆動源出力軸１０４は減速機１３０の入力軸と一体的に形成され、且つ減速機１３０の入力ピニオンたるハイポイドピニオン１１２も該駆動源出力軸１０４と一体的に形成されていることになる。このハイポイドピニオン１１２は、減速機１３０のハイポイドギア１１６と噛合している。このハイポイドギア１１６は減速機出力軸１１４と一体的に回転可能に設置固定されている。更に減速機出力軸１１４は、軸受１０６を介して減速機ケーシング本体１２０ａに回転可能に支持されている。又、軸受１０８を介して、出力軸カバー１２０ｂに回転可能に支持されている。減速機ケーシング本体１２０ａには、ボルト１３２によって出力軸カバー１２０ｂが設置固定されている。この出力軸カバー１２０ｂは自身の一部を出力軸１１４が貫通する態様で設置されている。又、この減速機ケーシング本体１２０ａと出力軸カバー１２０ｂとで減速機ケーシング１２０を構成している。
【００２６】
なお、本実施形態においては、駆動源ケーシング１２２を構成するフロントカバー１２２ｃと、減速機ケーシング１２０を構成する減速機ケーシング本体１２０ａとは、一体的に形成されている。また、符号１５０、１５２はオイルシールである。
【００２７】
次にこの自動ドア３０３の駆動源１０２の作用を説明する。
【００２８】
電機子コイル１４２に通電がされると、それに伴い電機子コイル１４２に磁界が発生する。電機子コイル１４２に流れる電流のタイミングや方向、強さなどは、図示せぬドライバにより適宜コントロールされており、電機子コイル１４２が発生する磁界と永久磁石１４４の有する磁界との吸引及び反発作用によって、永久磁石１４４が駆動源出力軸１０４を中心に回転する。この回転はロータヨーク１４０を介して駆動源出力軸１０４へと伝えられ、該駆動源出力軸１０４が回転する。駆動源出力軸１０４の回転は、該駆動源出力軸１０４の先端に形成されたハイポイドピニオン１１２を回転させ、当該ハイポイドピニオン１１２と噛合するハイポイドギア１１６へと伝達される。このハイポイドピニオン１１２とハイポイドギア１１６との噛合により駆動源出力軸１０４の回転は減速されて減速機出力軸１１４へと伝達される。又、この噛合により回転方向が直交する方向に変換される。
【００２９】
図４に示されるように、減速機出力軸１１４はプーリ３０２と係合しているため、該減速機出力軸１１４の回転に伴ってプーリ３０２が回転する。プーリ３０２の回転によりドア駆動ベルト３０１が回転移動することにより、ドア駆動ベルト３０１に連結された自動ドア３０３が開閉される。
【００３０】
本実施形態においては、電機子コイル１４２を空芯且つ扁平に巻回した形状とし、その半径方向外側に円筒形状のステータヨーク１４８を固定する構成としている。
【００３１】
これにより、以下のような効果が得られる。
【００３２】
その１つは、非作動時（自動ドア３０３の駆動源１０２の電源オフ時）に該自動ドア３０３を開閉するときの円滑性である。
【００３３】
図５に本実施形態と従来例（先の図６、図７の例）の逆転トルクを比較して示す。図５において、（Ａ）が本実施形態に係る自動ドアの駆動源１０２の非作動時（電源オフ時）における静的逆転トルク（自動ドアを開閉し始めるときに必要な起動トルク）ＳＴ１、（Ｂ）が同じく動的逆転トルク（ドアが動き始めた後、その動きを続けるためのスライドトルク）ＤＴ１である。また。（Ｃ）、（Ｄ）は、それぞれ（Ａ）、（Ｂ）相当の従来の自動ドアの駆動源２０２の静的逆転トルクＳＴ２及び動的逆転トルクＤＴ２である。
【００３４】
図５から明らかなように、本実施形態に係る自動ドアの駆動源１０２の静的逆転トルクＳＴ１の（開閉直前の）最大値ＳＴ１ｍは、従来例の自動ドアの駆動源２０２の静的逆転トルクＳＴ２の（開閉直前の）最大値ＳＴ２ｍと較べて、約１／３以下に低減されていることが確認できる。また、本実施形態に係る自動ドアの駆動源１０２の動的逆転トルクＤＴ１の平均値ＤＴ１ａは、従来例の自動ドアの駆動源２０２の静的逆転トルクＤＴ２の平均値ＤＴ２ａと較べて約１／２．５以下に低減されている。
【００３５】
２つめの効果は、脈動トルクの消滅である。
【００３６】
図５（Ｄ）から明らかなように、従来の動的逆転トルクＤＴ２においては、激しい脈動（いわゆるコギングトルク）が発生していた。この脈動トルクは（自動ドア以外の）通常のドアでは現れることは決してない。そのため、ドアを開閉する者は、これが自動ドアであるが故のトルク感であることを簡単に感知し、開閉トルクが「増大している」ことを一層強く実感する原因（心理的重量感）となっていたと考えられる。図５（Ｂ）のグラフから明らかなように、本実施形態に係る動的逆転トルクＤＴ１ではこの脈動トルクが殆ど見られない。即ち、本実施形態においては、静的逆転トルクＳＴ１、動的逆転トルクＤＴ１の値自体がそれぞれ従来の静的逆転トルクＳＴ２、動的逆転トルクＤＴ２の値よりも小さくなっている上に、動的逆転トルクＤＴ１の脈動が殆どないため、停電時や電源オフ時に極めて円滑に且つ心理的重量感を味わうことなく自動ドアを開閉することができ、利便性が格段に増大する。
【００３７】
３つめの効果は、コンパクト性の実現である。
【００３８】
本実施形態に係る構成によって、従来のようなステータヨーク自身の内部（ティース部分）に電機子コイルを巻回するスペースが不要となり、ステータヨーク１４８自体の半径方向の厚みを抑えることが可能となる。その結果、ステータヨーク１４８が薄くなった分だけ相対的に「ロータ（回転子）」と「ステータ（固定子）」との隙間を、より駆動源出力軸１０４の半径方向外側に構成できるようになる。即ち、駆動源出力軸１０４を回転させるための回転力の発生位置が、（同一のケーシング外径の場合には）駆動源出力軸１０４の軸心からより離せることから、駆動源出力軸１０４を回転させ得る回転トルクをより大きくできる。又、駆動源出力軸１０４を回転させるための磁力を発生する永久磁石１４４や電機子コイル１４２等の界磁発生手段の表面積を大きく採ることも可能となる。そうすると、その分だけ界磁発生手段の軸方向の長さを短くすることが可能となる。又、空芯コイルである為、電機子コイル１４２の内周の軸方向長さｄ１を、ロータヨーク１４０やステータヨーク１４８の軸方向長さＷ１、Ｗ２よりも短く構成できる。その結果、電機子コイル１４２の外周の軸方向長さ（外径）Ｄ１に関しても、従来（図６〜図８の駆動源２０２）より短い構成とすることができる。即ち、駆動源出力軸１０４自体の長さを短くすることが可能となる。なお、そのように構成した場合でも、従来と同程度の出力トルクを確保することが可能となっている。
【００３９】
４つめの効果は、熱処理による不具合の発生を回避である。
【００４０】
本実施形態や上記従来例のように駆動源出力軸１０４、２０４の先端にハイポイドピニオン１１２、２１２が直切りされた構成の場合、駆動源出力軸１０４、２０４は、単に駆動源１０２、２０２の回転力を取り出す役割のみならず、減速機１３０、２３０の入力軸としての機能（ハイポイドピニオン１１２、２１２の回転軸）としての機能を併せ持つことになる。よって駆動源出力軸１０４、２０４には、噛合による負荷や摩耗に耐えるべく所定の熱処理が施されるが、これらの熱処理によって、駆動源出力軸１０４、２０４には熱による「反り」等の歪が不可避的に発生してしまう。言うまでもなく、このような歪は、駆動源出力軸２０４を始めとする回転系の回転むらの原因となり、振動や騒音の原因となる。「自動ドアの開閉」という用途の場合、静音性が要求されるため、この歪を取り除く処理（直棒化）の工程が必要不可欠となる。具体的には、歪の発生した駆動源出力軸の半径方向外側から適当な圧力を付勢しつつ、軸を回転させる（転がせる）手法等が採用される。しかし、どこの工場にもある一般的な機械で行なえるわけではないため、費用も時間も必要となり、従来は、そのためにコスト高や処理時間の増長を招いていた。
【００４１】
こうした熱処理により生ずる軸の歪は、処理を施す部材（駆動源出力軸）が長いもの程（より正確には、駆動源出力軸の全長を、駆動源出力軸の最大直径で除した値が大きい程）、顕著に現われ易い。逆の視点で捉えるならば、本実施形態のように直径に対して相対的により軸長の短い駆動源出力軸を搭載することができれば（例えば駆動源出力軸の全長を駆動源出力軸の最大直径で除した値が例えば６．０以下の駆動源出力軸とすることができれば）、熱処理に伴う駆動源出力軸の歪を確実に低減できる。熱処理に伴う駆動源出力軸の歪を小さくできれば、歪を取るための処理（直棒化処理）を簡素化でき（あるいは省略でき）、コストをより低減できると共に、静音性を維持することができる。
【００４３】
更に、永久磁石と電機子コイルは、相対的に回転するが、いずれがロータヨーク側に配置されても、またステータヨーク側に配置されても本発明の趣旨は実現できる。即ち、本発明は、自動ドアの駆動に用いられる自動ドアの駆動源であって、回転出力を取り出す駆動源出力軸と、該駆動源出力軸と同心で、且つ該駆動源出力軸と一体化された円筒形状のロータヨークと、該ロータヨークと同心で、且つ同一半径上に磁性材料を有することなく扁平に巻かれることにより該ロータヨークと一体化された電機子コイルと、該電機子コイルと同心で、且つ該電機子コイルと半径方向に対峙して円周方向に相対回転可能に配置された永久磁石と、該永久磁石と同心で、且つ該永久磁石と一体化されたステータヨークと、を備えた構成として実施しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ドア開閉用の駆動源としての利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明にかかる実施形態の一例である自動ドアの駆動源が減速機と共に使用されている様子を示す正断面図
【図２】上記例の側断面図
【図３】図１における矢示III‐III線に沿う断面図
【図４】自動ドアの駆動源を用いた自動ドアの全体構成図
【図５】上記実施形態との逆転トルク特性を従来例と比較して示したグラフ
【図６】上記従来の自動ドアの駆動源が減速機と共に使用されている様子を示す正断面図
【図７】上記従来例の側断面図
【図８】図５における矢示VIII‐VIII線に沿う断面図
【符号の説明】
【００４６】
１０２…自動ドアの駆動源
１０４…駆動源出力軸
１０６、１０８、１３６、１３８…軸受
１１２…ハイポイドピニオン
１１４…出力軸
１１６…ハイポイドギア
１２０…減速機ケーシング
１２０ａ…減速機ケーシング本体
１２０ｂ…出力軸カバー
１２２…駆動源ケーシング
１２２ａ…エンドカバー
１２２ｂ…駆動源ケーシング本体
１２２ｃ…フロントカバー
１２４…ボルト
１３０…減速機
１４０…ロータヨーク
１４２…電機子コイル
１４４…永久磁石
１４８…ステータヨーク
１５０、１５２…オイルシール
３０１…ドア駆動ベルト
３０２…プーリ
３０３…自動ドア
Ｌ１、Ｌ２…駆動源出力軸長さ
【図１】
0005155626.tif 000002
【図２】
0005155626.tif 000003
【図３】
0005155626.tif 000004
【図４】
0005155626.tif 000005
【図５】
0005155626.tif 000006
【図６】
0005155626.tif 000007
【図７】
0005155626.tif 000008
【図８】
0005155626.tif 000009